Задача 8. Спектр поглощения молекулярного иода. (Задачи атомного практикума), страница 5

Пластинкаустанавливается в фотокассете 17, которая припомощи зажима 19 крепится в рамке кассетнойчасти 18. Положение кассеты фиксируется пошкале 20. Кассета перемещается вверх и внизэлектромоторчиком, который включается тумблером “перемещение кассеты вверх-вниз” 16 напульте управления спектрографом. На том жепульте имеется тумблер “затвор”, который открывает электромагнитный затвор, и спектр экспонируется на фотопластинку.При фотографировании спектра поглощения паров йода источником света с непрерывным спектром излучения служит лампа накаливания 1 (см.

Рис 14). Для получения эталонногоспектра используется ртутно-гелиевая лампаДРГС-12 (8 на Рис.14), которая находится рядомсо спектрографом. Общий блок питания 22(Рис.14) этих источников света расположен около спектрографа.Полосы поглощения йода расположены вспектральной полосе 4000-6000 Å . Спектрограммы можно считать удовлетворительными,если они содержат не менее 30 кантов полос поглощения. Режим работы ( ширина входной щели спектрографа, тип пластинок, экспозиция ит.д. ) указаны в инструкции к установке.4647Порядок выполнения работы.1.

Зарядить кассету. Пластинка должнабыть заложена в кассету эмульсионной стороной к падающему свету.2. Подготовить установку к работе.Для этого:- установить ширину щели спектрографа. Отсчетширины щели производить по шкале барабанчика 7 (Рис.14) с ценой деления 0.001 мм);- ограничить высоту щели. Высоту щели ограничивают при помощи диафрагмы, которая помещается в насадке перед щелью;- установить ручку “переключение решеток”10 в положение “600”;- установить “переключатель порядка дифракционных решеток” 12 в положение“600/1”- установить при помощи маховика 11и шкалы 13 длину волны 550 нм,- установить ручку “зеркало” 9 в положение“выведено”;- укрепить кассету при помощи зажимов 19на рамке кассетной части 18 спектрографа- включить спектрограф в сеть (тумблер 14);3.

Включить лампу накаливания 1 (Рис.14)при помощи переключателя. Проверить юстировку системы: свет от лампы накаливания должен проходить через кювету с парами йода 3 (Рис.14) и попадать на щельспектрографа. Провести внимательное визуальное наблюдение, а затемфотографирование спектра поглощения йода с различными экспозициями. Выключить лампунакаливания.Проверить установку ртутно-гелиевойлампы 8 на оптической скамье. Включитьее.Для этого:- включить сеть 23 (Рис.14) ;- поставить переключатель 24 в положение ДРГС ;- включить переключатель накала 26 ианода 25.48Добиться максимальной освещенности щели спектрографа лампой.Сфотографировать спектр лампы (эталонный спектр).Выключение лампы 8 проводить в обратномпорядке.4.

Проявить пластинку.Для уменьшения ошибок при измерениидлин волн кантов спектры поглощения иэталонный должны слегка накладыватьсядруг на друга.9. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.ЗАДАНИЕ.Предъявление пластинок при сдаче задачии распечатки компьютерной обработкирезультатов обязательно.Обработка данных, полученных на установке №1.Для обработки пластинок используетсядиапроектор. Установив пластинку в рамкеприбора проецируют изображение спектравместе со шкалой на экран измиллиметровой бумаги. Наличие шкалыдлин волн позволяет (при линейной дисперсии прибора) установить одинаковый повсему изображению на экране масштаб491 Å /мм, удобный для быстрого визуальногоопределения длин волн кантов колебательных полос.Прогрессии выделяются по приблизительной эквидистантности кантов полос.Схема выделения дана на Рис.16.

Длиныволн кантов, определенные по впечатанной шкале переводятся в волновые числаОбработка данных, полученных на установке №2.Для обработки спектрограмм используется компаратор ИЗА-2. При помощи спектра ртути на фотопластинке, прилагаемой кустановке, отождествить линии эталонногоспектра с рабочей пластинкой.

Затем установить пластинку в рамку компаратора. Выделить колебательные серии. Отметить координаты.Спомощьюпрограммы“СПЕКТР” на ЭВМ построить дисперсионную кривую эталонного спектра ртути и понему восстановить длины волн кантов колебательных полос обеих прогрессий йода.Прогрессии выделяются по приблизительной эквидистантности кантов полос. Схемавыделения дана на Рис.16.5016.

Схема выделения прогрессий из спектрограммыОкончательный результатработы - график, на котором изображены оба электронныхтерма молекулы йода в виде потенциалов Морзе для обоих термов с реальными параметрами,определенными из эксперимента - ширинами иэнергиями диссоциации. Укажите найденные величины колебательных квантов hωх и hωх* атакже количество колебательных уровней вобоих термах vmax и v*max .По принципу Франка - Кондона одной изнаиболее интенсивных в прогрессии 0 → v*должна быть полоса, соответствующая переходуна такой колебательный уровень v*, у которогоклассическая точка поворота лежит вблизимежъядерного расстояния R0.

Найдите этот номер v* аналитически и сравните с наиболее интенсивной полосой поглощения в прогрессии0 → v*.5111. ОБРАБОТКА ДАННЫХ.столбец 1/λο ) и разность между соседними волновыми числами, т.е. колебательные квантыверхнего состояния (δ1/λ=1/λ ο v ' - 1/λ ο v ") .Пример ввода данных:v'v ''=0v''=1λoλ12.

Аналогично вводятся канты полос второйсерии, начиная с любого номера v ' в столбецλ 1, 1/λ 1, δ 1 ( 1/λ 1) высвечиваются на экране.59605922588458481657735813175741578018571057491.В таблицу Деландра (см. п.12 “Таблица Деландра.” )должны быть введены длины волн всехкантов полос первой серии (в столбец λo ), начиная с любого номера (уровня верхнего состояния v').

По мере увеличения номера v" длинаволны должна уменьшаться. (Внимание! В программе-обработке результатов обозначения vи v* заменены на v" и v'). Одновременно наэкране высвечиваются волновые числа (в см −1 ,52.3. После ввода экспериментальных данныхна экране компьютера высвечиваются разностимежду волновыми числами первой и второй серии ( столбецδ 01 = 1 / λ 0 ( v ' ) - 1 / λ 1 ( v ' ) ) в зависимости от номера верхнего уровня.Стрелками c для первой и второй серииследует добиваться такого расположения уровней, чтобы разность волновых чисел членовобеих серий с одинаковыми значениями v' δ01была одинаковой, - это есть основной колебательный квант нижнего состояния ω 01 (7.3).При получении правильного взаимногорасположения серий в таблице кривая зависимости δ 01( v ” )на экране окажется горизонтальной и загорится желтым цветом.Погрешность, рассчитываемая в столбце δ, в этом случае окажется минимальной, акривые зависимости колебательных квантовверхнего состояния для обеих серий (зависимость линейная) h ω v' v" от номера v' совпадут.534.

Одновременно на экране строится график зависимости волновых чисел переходовпервой и второй серии от номера колебательного уровня верхнего состояния и от энергии колебательных квантов соответствующих переходов(две параболы). Для обработки этих кривых левой клавишей мыши нажмите на темный фон вобласти этого графика. Проведите обработкуданного графика: определите энергию диссоциации нижнего состояния D; по значениям D иh ω01 рассчитайте параметр ангармоничностиhωxи параметр крутизны нижнего электронно-го терма α ( в ед.

CGS ).По этим данным ( α и D ) может бытьпостроен потенциал Морзе для основного электронного терма молекулы йода.5. После правильного расчета на экранемонитора высвечивается кнопка ТЕРМЫ. Принажатии на эту кнопку появляются правильноеизображение нижнего электронного терма, аверхний терм строится произвольно, т.к. начальный номер v' первой серии остается неопределенным. Нажатием кнопок c (в центре вверху)можно добиться попадания в нужный номер v'обеих серий и на экране отмечается специальным цветом правильный результат.По графику зависимости h ωv'v" (v')следует уметь оценить параметрыМорзе D* и α* верхнего электронного термамолекулы йода.54Можно наблюдать, передвигая ОБЕ сериивверх и вниз и изменяя, тем самым, “начальныйномер” прогрессий (мы начали с номера v*=17)изменения в параметрах возбужденного электронного терма.12.

ТАБЛИЦА ДЕЛАНДРА.В таблице Деландра длины волн (волновыечисла) кантов электронно-колебательных полос ,расположенных соответственно колебательнымволновым числам верхнего электронного терма (v ' ) и нижнего электронного терма ( v '' ).В спектре поглощения йода при комнатной температуре ( T=300 К ) наблюдаются двесерии полос:- серия v ''=0 → v ' - переходы с основногоколебательного уровня v ''=0 нижнего терма на''все'' колебательные уровни верхнего (принципФранка-Кондона); в таблице Деландра - первыйстолбец;- серия v '=1 → v ' - переходы с колебательного нижнего терма v ''=1 на "все" колебательныеуровни верхнего (принцип Франка-Кондона); втаблице Деландра - второй столбец.В каждой серии : волновые числа переходов0→v'и 0→ v '+1 (или 1→ v ' и551→ v '+1) отличаются на величину, соответствующую разности энергий Ev'+1 – Ev' колебательных уровнейv '+1 и v ' верхнего терма(верхнему колебательному кванту); в таблицеДеландра - соседние элементы одногостолбца и их разность.Волновые числа переходов 0 → v' и 0→v'+1 на один и тот же колебательный уровеньверхнего терма отличаются на величину, соответствующую разности энергий Е 1 – Е 0 колебательных уровней v '' = 1 и v '' = 0 (нижнемуколебательному кванту) ; в таблице Деландра соседние элементы одной строки и их разность.В правильно сформированной таблицеДеландра нижний квант одинаков во всехстроках таблицы и не зависит от номера v '.56ЛИТЕРАТУРА1.Герцберг Г.